Orientador: Aparecido Augusto de Carvalho / Abstract: In the last few years, several studies have been carried out showing that neuromuscular electrical stimulation (NMES) can produce good therapeutic results in patients with spinal cord injury (SCI). This research introduces a new robust and intelligent control-based methodology for human lower limb rehabilitation via NMES using a continuous-time control technique named robust integral of the sign of the error (RISE). Although in the literature the RISE controller has shown good results without any fine-tuning method, a trial and error approach would quickly lead to muscle fatigue in SCI patients. Therefore, it was shown in this study that the control performance for robustly tracking a reference signal can be improved through the proposed approach by providing an intelligent tuning for each voluntary. Simulation results with a mathematical model and eight identified subjects from the literature are provided, and real experiments are performed with seven healthy and two paraplegic subjects. Besides, this research introduces the application of deep and dynamic neural networks namely the multilayer perceptron, a simple recurrent neural network, and the Long Short-Term memory architecture, to identify the nonlinear and time-varying relationship between the supplied NMES and achieved angular position. Identification results indicate good fitting to data and very low mean square error using few data for training, proving to be very prospective methods for proposing control-oriented ... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: Nos últimos anos, vários estudos foram realizados mostrando que a estimulação elétrica neuromuscular (EENM) pode produzir bons resultados terapêuticos em pacientes com lesão medular (LM). Esta pesquisa introduz uma nova metodologia robusta e inteligente baseada em controle para a reabilitação de membros inferiores humanos via EENM usando uma técnica de controle de tempo contínuo chamada robust integral of the sign of the error (RISE). Embora na literatura o controlador RISE tem demonstrado bons resultados sem qualquer método de ajuste fino, uma abordagem de tentativa e erro poderia levar rapidamente à fadiga muscular em pacientes com LM. Portanto, foi mostrado nesse estudo que o desempenho do controle para rastrear com robustez um sinal de referência pode ser melhorado através da abordagem proposta, fornecendo um ajuste inteligente para cada voluntário. Resultados de simulação com um modelo matemático e oito sujeitos identificados da literatura são fornecidos, e experimentos reais são feitos com sete indivíduos saudáveis ​​e dois paraplégicos. Além disso, esta pesquisa introduz a aplicação de redes neurais profundas e dinâmicas, especificamente o perceptron multicamadas, uma rede neural recorrente simples e a arquitetura Long Short-Term Memory, para identificar a relação não-linear e variante no tempo entre a EENM fornecida e a posição angular alcançada. Os resultados de identificação indicam boa adaptação aos dados e erro quadrático médio muito baixo usando poucos dados para... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

En la actualidad, la cobertura de agua potable en el país aún es insuficiente, sobre todo en las zonas rurales del país; de manera similar este problema se presenta en las zonas periurbanas de Lima. Tal como en La Rinconada de Pamplona Alta que se encuentra ubicada en el distrito San Juan de Miraflores, el cual no cuenta con servicio básico de agua potable, el abastecimiento de este recurso se realiza mediante camiones cisterna y son almacenados en tanques, bidones, baldes, etc. Es por ello, que la presente investigación plantea una propuesta de diseño del sistema de abastecimiento de agua potable para la zona de estudio, para lo cual se toma en consideración que el caudal requerido será brindado por SEDAPAL. Debido a que la topografía de la zona de estudio presenta pendientes pronunciadas es necesario utilizar válvulas reductoras de presión, cuya localización se realiza a través de la aplicación del Algoritmo Genético Multiobjetivo, el cual en su codificación incluye el uso del Epanet Programmer’s Toolkit, que viene a ser una biblioteca dinámica (DLL) de funciones que permite a los programadores personalizar el motor de cálculo de EPANET para sus necesidades específicas. En ese sentido, el método utilizado plantea una propuesta de mejora en el proceso de diseño del sistema de abastecimiento de agua potable en La Rinconada de Pamplona Alta del distrito de San Juan de Miraflores. Para lo cual, se utilizó el programa EPANET en la simulación y cálculo hidráulico de la red de distribución por ser un programa de comprobada eficacia y de uso libre. Por otro lado, el resultado del análisis hidráulico de los proyectos de agua potable que se realizan en el país tanto por métodos manuales iterativos o con ayuda de programas de simulación, muchas veces no cumplen con las exigencias del rango de presiones admisibles establecido por el Reglamento Nacional de Edificaciones, lo cual se traduce por un lado en costos de cumplir programas de mantenimiento que suplan estas deficiencias y por otro lado posibles roturas de tuberías o fugas de agua debido a altas presiones. Es por ello que se busca cumplir con los requisitos exigidos por las normas de diseño y a la vez brindar una adecuada presión de servicio, para lo cual se hace uso del Algoritmo Genético Multiobjetivo en el diseño de la red para la zona de estudio, lo cual conllevaría a un ahorro en los costos de operación y mantenimiento. Finalmente el diseño propuesto para el sistema de abastecimiento de agua potable en La Rinconada de Pamplona Alta está conformado por el reservorio RAP-1 que abastece mediante una línea de aducción a cuatro zonas de presión y el reservorio RRP-3 que abastece por otra línea de aducción a tres zonas de presión debido a que la topografía presenta desniveles considerables. Adicionalmente, con el uso de un subprograma incluido en el Algoritmo Genético Multiobjetivo se logró asignar los caudales de demanda de manera automática en todos los nodos de la red de distribución contribuyendo a la mejora en el proceso de diseño mediante el programa EPANET. / At present, the coverage of drinking water in the country is still insufficient, especially in rural areas of the country; similarly, this problem occurs in the peri-urban areas of Lima. Such as the La Rinconada area of Pamplona Alta which is located in the San Juan de Miraflores district that does not have a basic potable water service, the supply of this resource is done by tank trucks and stored in tanks, drums, buckets, etc. It is for this reason that the present investigation proposes a design proposal for the potable water supply system for the study area, for which it is taken into consideration that the required flow will be provided by SEDAPAL. Because the topography of the study area presents steep slopes, it is necessary to use pressure reducing valves, which are localized through the application of the Multiobjective Genetic Algorithm, which in its coding includes the use of the Epanet Programmer's Toolkit, which comes to be a dynamic library (DLL) of functions that allows programmers to customize the EPANET calculation engine for their specific needs. In this sense, the method used proposes a proposal for improvement in the design process of the potable water supply system in La Rinconada de Pamplona Alta in the district of San Juan de Miraflores. For which, the EPANET program was used in the simulation and hydraulic calculation of the distribution network as it is a program of proven effectiveness and free use. On the other hand, the result of the hydraulic analysis of drinking water projects carried out in the country either by iterative manual methods or with the help of simulation programs, often does not meet the requirements of the range of admissible pressures established by the Regulation. National Building, which translates on the one hand in costs of carrying out maintenance programs that supply these deficiencies and on the other hand possible pipe breaks or water leaks due to high pressures. That is why it seeks to meet the requirements of the design standards and at the same time provide adequate service pressure, for which the Multiobjective Genetic Algorithm is used in the design of the network for the study area, which it would lead to savings in operation and maintenance costs. Finally, the proposed design for the drinking water supply system in La Rinconada de Pamplona Alta is made up of the RAP-1 reservoir that supplies four pressure zones through an adduction line and the RRP-3 reservoir that supplies another line of water. adduction to three pressure zones because the topography presents considerable differences in level. Additionally, with the use of a subprogram included in the Multiobjective Genetic Algorithm, it was possible to assign the demand flows automatically in all nodes of the distribution network contributing to the improvement in the design process through the EPANET program. / Tesis

Aquesta tesi presenta un nou mètode pel disseny invers de reflectors. Ens hem centrat en tres temes principals: l’ús de fonts de llum reals i complexes, la definició d’un algoritme ràpid pel càlcul de la il•luminació del reflector, i la definició d’un algoritme d’optimització per trobar més eficientment el reflector desitjat. Les fonts de llum estan representades per models near-field, que es comprimeixen amb un error molt petit, fins i tot per fonts de llum amb milions de raigs i objectes a il•luminar molt propers. Llavors proposem un mètode ràpid per obtenir la distribució de la il•luminació d’un reflector i la seva comparació amb la il•luminació desitjada, i que treballa completament en la GPU. Finalment, proposem un nou mètode d’optimització global que permet trobar la solució en menys passos que molts altres mètodes d’optimització clàssics, i alhora evitant mínims locals. / This thesis presents new methods for the inverse reflector design problem. We have focused on three main topics: the use of real and complex light sources, the definition of a fast lighting simulation algorithm to compute the reflector lighting, and the definition of an optimization algorithm to more efficiently find the desired reflector. The light sources are represented by near-field datasets, that are compressed with a low error, even with millions of rays and for very close objects. Then, we propose a fast method to obtain the outgoing light distribution of a reflector and the comparison with the desired one, working completely in the GPU. Finally, a new global optimization method is proposed to search the solution in less steps than most other classic optimization methods, also avoiding local minima.

Mi tesis se basa en los resultados de least squares learning, que modela agentes individuales como econometricos: los agentes funcionan como regresiones, usan datos disponibles para formar sus expectativas. En el primer capítulo de mi tesis demuestro que la presencia de principiantes de learning en una economía se puede racionalizar incluso en coexistencia con los agentes racionales. En el segundo capítulo, examino cuál es la implicación en la política monetaria óptima cuando los agentes privados siguen aprendiendo con least squares learning. Este capítulo demuestra que la política monetaria óptima bajo learning introduce unas nuevas características del comportamiento de la política que no son presentes cuando los agentes privados tienen expectativas racionales. / My thesis builds on the results of the least squares learning literature, which models individual agents as econometricians: agents are running least squares regressions using available data in order to form their expectations. I the ¯first chapter of my thesis I show that the presence of learners in an economy can be rationalized even in coexistence with rational agents. In the second chapter, I examine what is the implication on optimal policy when private agents follow learning. This chapter shows that optimal monetary policy under learning introduces new features of policy behavior that are not present under rational expectations.

Esta dissertação desenvolve filtro de informação, algoritmos array para estimador do erro médio mínimo quadrático para sistemas lineares sujeitos a saltos Markovianos e algoritmos array rápidos para filtragem de sistemas singulares convencionais. Exemplos numéricos serão apresentados para mostrarem as vantagens dos algoritmos array deduzidos. Parte dos resultados obtidos nesta pesquisa serão publicados no seguinte artigo: Terra et al. (2007). Terra, M. H., Ishihara, J. Y. and Jesus, G. Q. (2007). Information filtering and array algorithms for discrete-time Markovian jump linear systems. Proceedings of the American Control Conference ACC07. / This dissertation develops information filter and array algorithms for linear minimum mean square error estimator (LMMSE) of discrete-time Markovian jump linear systems (MJLSs) and fast array algorithms for filtering of standard singular systems. Numerical examples to show the advantage of the array algorithms are presented. Some results obtained in this research are published in the following paper: Terra et al. (2007). Terra, M. H., Ishihara, J. Y. and Jesus, G. Q. (2007). Information filtering and array algorithms for discrete-time Markovian jump linear systems. Proceedings of the American Control Conference ACC07.

A presente dissertação examina um método de determinação da conectividade cerebral cujo uso vem se tornando popular nos últimos anos, o partial direct coherence (PDC), que se destaca dentre outros métodos por possibilitar a verificação das relações imediatas de sinais multivariados. Este método representa a conectividade cerebral no domínio da frequência e tem íntima relação com a noção de \"causalidade\" de Granger (GRANGER, 1969), que possibilita quantificar a influência mútua entre séries temporais observadas. De um ponto de vista computacional, o referido método faz uso de modelos de séries temporais que hoje têm implementação bastante eficiente em termos de algoritmos off-line, mas cujo sucesso depende da presunção de estacionariedade dos dados, fato que é somente verdadeiro em trechos relativamente curtos de sinais de origem cerebral, como no caso do EEG (Eletroencefalograma). O objetivo deste trabalho é criar um sistema que calcule o PDC, continuamente, em tempo real e que possua a mesma precisão do método off-line, além de ser uma plataforma de estudos para implementações e testes de métodos de determinação da conectividade neural em tempo real. A plataforma desenvolvida é modular, incentivando futuros trabalhos na mesma, e mostrouse eficaz quanto a precisão numérica dos resultados do cálculo do PDC. As características de tempo real foram atingidas com algumas restrições, que dependem da configuração do usuário e do número de canais que um sinal possui. / This thesis examines a method of determination of brain connectivity whose use becomes popular in recent years, the partial direct coherence (PDC) that stands out in comparison with other methods for making possible the verification of immediate relations of multivariate signal. This method represents the brain connectivity in the frequency domain and has a close relationship with the notion of Granger causality (GRANGER, 1969) that makes it possible to quantify the mutual influence between observed time series. From a computational perspective, the above method makes use of time series models, which today has very efficient implementation in terms of off-line algorithm, but whose success depends on presume that the data is stationary, a fact that is only true in relatively short stretches of cerebral signals, especially in the case of EEG. The objective of this thesis is to create a system that calculates the PDC continuously and in real time maintaining the same precision of the off-line method. Furthermore being a research platform for implementations and tests of new methods for determining neural connectivity in real time. The developed platform is modular encouraging future work on it, and was effective in the numerical accuracy of the PDC calculation results. The real time characteristics were achieved with some restrictions that depend of the user configuration and the number of channels that the signal has.

Submitted by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-22T14:32:30Z No. of bitstreams: 1 DissRCA.pdf: 1727058 bytes, checksum: 78d5444e767bf066e768b88a3a9ab535 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-22T14:32:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRCA.pdf: 1727058 bytes, checksum: 78d5444e767bf066e768b88a3a9ab535 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-22T14:32:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRCA.pdf: 1727058 bytes, checksum: 78d5444e767bf066e768b88a3a9ab535 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-22T14:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRCA.pdf: 1727058 bytes, checksum: 78d5444e767bf066e768b88a3a9ab535 (MD5) Previous issue date: 2017-06-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / We present the topics and theory of Mixture Models in a context of maximum likelihood and Bayesian inferece. We approach clustering methods in both contexts, with emphasis on the stochastic EM algorithm and the Dirichlet Process Mixture Model. We propose a new method, a modified stochastic EM algorithm, which can be used to estimate the parameters of a mixture model and the number of components. / Apresentamos o tópico e a teoria de Modelos de Mistura de Distribuições, revendo aspectos teóricos e interpretações de tais misturas. Desenvolvemos a teoria dos modelos nos contextos de máxima verossimilhança e de inferência bayesiana. Abordamos métodos de agrupamento já existentes em ambos os contextos, com ênfase em dois métodos, o algoritmo EM estocástico no contexto de máxima verossimilhança e o Modelo de Mistura com Processos de Dirichlet no contexto bayesiano. Propomos um novo método, uma modificação do algoritmo EM Estocástico, que pode ser utilizado para estimar os parâmetros de uma mistura de componentes enquanto permite soluções com número distinto de grupos.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:22:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 George Henrique R Costa.pdf: 6148949 bytes, checksum: d0ba621121c8746a89db4a33dc576acd (MD5) Previous issue date: 2014-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The popularization of devices with integrated GPS receiver has considerably boosted the use of digital road maps. For this reason, it is mandatory that they be accurate and up-to-date. The methods currently used to generate these maps photogrammetry and collaborative editing have low frequency of update because they depend on manual intervention. Thus, the need for an automated method for generating road maps is highlighted. The literature presents solutions that use trajectories of moving objects to find the center of the roads, but none of them is prepared for the continuous update of the roads and the refinement of the maps. Therefore, this work aims to propose a new method to find the center of the roads using trajectories provided by GPS receivers integrated in smartphones. It is assumed that the points that represent the center of the roads can be found through approximations provided by an evolutive algorithm such as the genetic algorithm. After that, these points are combined to generate the road map. However, the use of trajectories collected with smartphones provides some challenges, such as: elimination of data with bad accuracy, identification of the means of transport used and reduction of the volume of data processed. Thus, the objective of this work is to propose a structured method that cleans, analyzes and enriches data from smartphones to generate accurate road maps that can be continuously updated, using genetic algorithm. Test results indicate that the method is capable of generating maps with quality close to the reference ones. Based on the scenarios used to perform this comparison, the average difference between them is 2.26 meters. The tests also show that the periodic and continuous update of the map as proposed by the method is viable. / A popularização de dispositivos com receptor GPS integrado aumentou consideravelmente o uso de mapas rodoviários digitais. Por este motivo, é imprescindível que eles sejam acurados e atualizados. Os métodos atualmente utilizados para gerar estes mapas fotogrametria e edição colaborativa têm baixa frequência de atualização, pois dependem de intervenção manual. Desta forma, fica evidente a necessidade de um método automatizado para geração de mapas rodoviários. A literatura apresenta soluções que utilizam trajetórias de objetos móveis para encontrar o centro das vias, mas nenhuma delas está preparada para a atualização contínua das vias e o refinamento dos mapas. Sendo assim, este trabalho visa propor um novo método para encontrar o centro das vias utilizando trajetórias providas por GPS embutido em smartphones. Assume-se que os pontos que representam os centros das vias podem ser obtidos através de aproximações providas por um algoritmo evolutivo, tal como o algoritmo genético. A seguir, estes pontos são combinados para gerar o mapa rodoviário. Entretanto, o uso de trajetórias coletadas com smartphones proporciona alguns desafios, tais como: eliminação de dados com acurácia ruim, identificação do meio de transporte utilizado e redução do volume de dados processados. Portanto, o objetivo do presente trabalho é propor um método estruturado que limpe, analise e enriqueça dados obtidos por smartphones para gerar mapas rodoviários acurados e atualizados continuamente, utilizando algoritmo genético. Os resultados dos testes apontam que o método é capaz de gerar mapas de qualidade próxima a dos mapas de referência. Com base nos cenários utilizados para realizar esta comparação, a diferença média foi de 2,26 metros. Além disso, os testes também demonstram a viabilidade da atualização periódica e contínua dos mapas proposta pelo método.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:47:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiogoFO.pdf: 866073 bytes, checksum: bf59c2597aef9b7382b7e14bd4914265 (MD5) Previous issue date: 2008-09-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Multi-classifier systems, also known as ensembles, have been widely used to solve several problems, because they, often, present better performance than the individual classifiers that form these systems. But, in order to do so, it s necessary that the base classifiers to be as accurate as diverse among themselves this is also known as diversity/accuracy dilemma. Given its importance, some works have investigate the ensembles behavior in context of this dilemma. However, the majority of them address homogenous ensemble, i.e., ensembles composed only of the same type of classifiers. Thus, motivated by this limitation, this thesis, using genetic algorithms, performs a detailed study on the dilemma diversity/accuracy for heterogeneous ensembles / Sistemas Multiclassificadores, tamb?m conhecidos como comit?s de classificadores, t?m sido amplamente utilizados para resolver os mais variados problemas, pois em geral t?m melhores desempenhos que os classificadores base que formam esses sistemas. Para que isso ocorra, por?m, ? necess?rio que os classificadores base sejam t?o acurados quanto diversos entre si isso ? conhecido como dilema da diversidade-acur?cia. Dado a sua import?ncia, alguns trabalhos sobre o estudo do omportamento dos comit?s no contexto desse dilema foram propostos. Entretanto, a maioria dos trabalhos estudou tal problema para comit?s homog?neos, ou seja, comit?s formados apenas por classificadores do mesmo tipo. Sendo assim, motivado por esta limita??o, esta disserta??o, usando algoritmos gen?ticos, efetua um estudo mais detalhado sobre o dilema da diversidade-acur?cia em comit?s heterog?neos

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:48:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ElderGP_DISSERT.pdf: 2430148 bytes, checksum: e80c00c94f59463e3fe65b2466f0f400 (MD5) Previous issue date: 2014-03-21 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The Hiker Dice was a game recently proposed in a software designed by Mara Kuzmich and Leonardo Goldbarg. In the game a dice is responsible for building a trail on an n x m board. As the dice waits upon a cell on the board, it prints the side that touches the surface. The game shows the Hamiltonian Path Problem Simple Maximum Hiker Dice (Hidi-CHS) in trays Compact Nth , this problem is then characterized by looking for a Hamiltonian Path that maximize the sum of marked sides on the board. The research now related, models the problem through Graphs, and proposes two classes of solution algorithms. The first class, belonging to the exact algorithms, is formed by a backtracking algorithm planed with a return through logical rules and limiting the best found solution. The second class of algorithms is composed by metaheuristics type Evolutionary Computing, Local Ramdomized search and GRASP (Greed Randomized Adaptative Search). Three specific operators for the algorithms were created as follows: restructuring, recombination with two solutions and random greedy constructive.The exact algorithm was teste on 4x4 to 8x8 boards exhausting the possibility of higher computational treatment of cases due to the explosion in processing time. The heuristics algorithms were tested on 5x5 to 14x14 boards. According to the applied methodology for evaluation, the results acheived by the heuristics algorithms suggests a better performance for the GRASP algorithm / O Hiker Dice foi um jogo proposto recentemente em um software projetado por Mara Kuzmich e Leonardo Goldbarg. No jogo um dado ? respons?vel pela constru??o de uma trilha sobre um tabuleiro n x m. O dado ao visitar uma c?lula do tabuleiro imprime (marca) a face que entra em contato com a superf?cie. O jogo apresenta o Problema do Caminho Hamiltoniano Simples M?ximo Hiker Dice (CHS-HiDi) em Tabuleiros Compactos de ordem N , esse problema ? ent?o caracterizado por buscar um caminho hamiltoniano que maximize a soma dos faces do dado marcados no tabuleiro. A pesquisa presentemente relatada, modela o problema atrav?s de Grafos, e prop?e duas classes de algoritmos de solu??o. A primeira classe, pertencente aos algoritmos exatos, ? constitu?da por um algoritmo em backtracking aparelhado com um retorno realizado atrav?s de regras l?gicas e limite da melhor solu??o encontrada. A segunda classe de algoritmos ? constitu?da por metaheur?sticas do tipo Computa??o Evolucion?ria, Busca Local Aleatorizada e GRASP (Greed Randomized Adaptative Search). Para os algoritmos foram criados tr?s operadores espec?ficos da seguinte forma: de reestrutura??o, de recombina??o com duas solu??es e construtivo guloso aleat?rio. O algoritmo exato foi testado em tabuleiros 4x4 a 8x8 esgotando a possibilidade de tratamento computacional dos casos maiores em virtude da explos?o em tempo de processamento. Os algoritmos heur?sticos foram testados nos tabuleiros 5x5 at? 14x14. Segundo a metodologia de avalia??o utilizada, os resultados encontrados pelos algoritmos heur?sticos sugere um melhor potencial de desempenho para o algoritmo GRASP